露天矿边坡工程系统演化过程

露天矿边坡工程系统演化过程中,常会发生崩塌、滑坡及大变形等灾害。在分析边坡工程系统特征的基础上,分析了边坡工程系统的结构、边界、环境;阐述了边坡工程系统的演化过程及其演化特征;提出了边坡工程系统的演化控制变量及灾害控制思路。     

泥岩试件改性前后拉破坏实验研究

为了研究泥岩在拉应力作用下的变形破坏过程,采用巴西劈裂实验和白光数字散斑相关方法,对泥岩在拉应力作用下的破坏过程进行观测,利用水泥对泥岩进行改性,研究了改性泥岩拉破坏过程的变化规律,并从微观角度分析了改性前后泥岩的拉破坏过程。结果表明：(1)改性后的泥岩试件,经过24 h养护,抗拉强度随水泥含量的增加以线性趋势增加。(2)改性前,拉应力较小时,泥岩内部形成局部变形区;随着拉应力的逐渐增加,局部变形区的面积逐渐增加,相邻的局部变形区相互合并,形成更大的局部变形区;载荷为峰值载荷的58.2%时,局部变形区演化成应变局部化带;最终应变局部化带发展成宏观裂纹,试件发生破坏。(3)水泥改性泥岩时,泥岩中聚集体间孔隙大部分被填充,抗拉强度提高。(4)水泥改性泥岩后,随着水泥含量的增加,局部变形区演化成应变局部化带的位置逐渐向峰值载荷移动。(5)水泥提高了泥岩的胶结程度,拉应力超过抗拉强度时,弹性能短时间内释放出来,使宏观裂纹迅速扩展。     

水泥改性泥岩受压破坏的变形场演化规律研究

为了研究硅酸盐水泥改性泥岩的受压破坏过程,利用普通硅酸盐水泥对重塑泥岩试件进行改性处理,通过变形场测试系统观测了改性前后泥岩在单轴压缩过程中变形场的演化过程.研究结果表明:改性后重塑试件,载荷较小时,试件表面发生应力集中;载荷增加,局部变形区的面积增加,并且相邻的局部变形区相互合并形成应变局部化带;加载曲线上载荷接近峰值时,应变局部化带演变成宏观裂纹;随后,宏观裂纹扩展导致试样发生破坏;含水量为30％的泥岩,改性前发生剪胀破坏,以5％硅酸盐水泥改性后发生劈裂破坏.     

玄武岩纤维增强水泥砂浆的拉破坏试验研究

为了研究玄武岩纤维(BF)增强水泥砂浆在拉应力作用下的变形破坏过程,利用巴西劈裂试验和数字散斑相关方法,研究了BF增强水泥砂浆在拉破坏过程中变形场的演化.结果表明:(1)BF含量相同时,试件的抗拉强度随养护时间的增加先增加后减小;(2)养护时间相同时,抗拉强度随玄武岩含量的增加先增加后减小;(3)当拉应力较小时,试件内部存在局部小变形区;拉应力增加,局部小变形区面积增加,相邻的局部变形区相互合并,形成更大的局部变形区;局部大变形区相互合并形成应变局部化带;最终应变局部化带发展成宏观裂纹;(4)相同养护时间,BF含量小于0.1％时,BF含量增加,应变局部化带的形成位置逐渐向峰值载荷移动;(5)BF提高了水泥砂浆颗粒间的连接强度,使抗拉强度提高;试件破坏时,硅酸盐化合物先破坏,BF后破坏.     

不同粒径砂粒水泥胶结体物理力学性质研究

为研究颗粒大小对砂粒胶结体物理力学性质的影响,采用宏细观相结合的试验手段,利用激光共焦显微镜对不同粒径砂粒松散体进行了细观观测,结合数字散斑相关方法(DSCM)与破碎体统计方法对不同粒径砂粒水泥胶结体单轴压缩下的力学性质及破坏形态进行了分析,基于微观试验结果提出了多边形胶结颗粒接触模型.结果表明:当砂粒粒径≥30目时砂粒之间面接触与点接触共存,当砂粒粒径≤40目时砂粒之间以点接触为主;不同粒径砂粒水泥胶结体的峰值载荷及弹性模量均随粒径的减小而减小;砂粒粒径较大的胶结体碎块以板状与柱状为主,砂粒粒径较小的胶结体碎块以柱状和块状为主;提出的多边形胶结颗粒接触模型较好地解释试件力学参数随砂粒粒径的变化规律,为离散元数值模拟提供参考.     

地震载荷作用下岩质边坡应力状态调整与破坏规律分析

地震载荷导致岩质边坡内部应力状态调整,引发溃崩、抛射等多种破坏形式。通过对静态与地震载荷作用下岩质边坡内部单元体及结构面应力状态分析,研究了边坡内部应力状态调整规律。以岩石抗拉强度准则和摩尔-库伦强度准则为判据,推导出用于描述完整岩石和含结构面岩体破坏规律的公式。结合地震动力学理论,得到了边坡在地震作用下坡肩拉破坏与坡脚剪破坏的破坏机制,讨论了含结构面边坡的启滑条件与动态滑移过程。地震载荷施加于单元体上的附加应力正负交替,主平面轴动态旋转,边坡不同部位岩体出现拉、压不同的应力状态,破坏形式具有成层性,地震载荷扩大了诱发滑坡的结构面倾角范围。实例分析表明,应力状态分析方法能较好地反映边坡震害演化过程,为边坡震害分析与防治提供新思路。